CS293391A3 - Method for documenting a device and apparatus for making the same - Google Patents

Description

- 1 - Λ1Γ 7C1 91 ΰσ

Způsob dokumentování zařízení a zařízení?k j^ho'provádění < r í > o i

Oblast techniky o < o ' - >> im g C r--< mfsj ť> £

Vynález se týká způsobu dokumentování žkčí^sní, při kťě--rém se zařízení nebo jeho díl vyfotografuje alespoň ze dvou směrů fotoaparátem opatřeným před rovinou filmu měřicí mřížkou, získané fotografie se digitalizují a vyhodnocují meto-dou CAD. Vynález se rovněž týká zařízení k provádění tohotozpůsobu. "λ

Dosavadní stav techniky Z časopisu "Photogrammetrie und Fernerkundung", sešit6/1988, str. 3-12 je známý způsob dokumentování pomocí foto-grafického aparátu, který v podstatě odpovídá běžnému pří-stroji pouze s tím rozdílem, že má před rovinou filmu pevnězabudovanou měřicí mřížku. Polohy jednotlivých měřicích kří-žů této mřížky jsou známé s velkou přesností. Protože měři-cí kříže se při každé expozici zobrazují společně s předmě-tem, obsahuje každý obrázek husté pole vztažných bodů. Tímlze korigovat geometrické vlivy nerovností filmu během foto-grafování a deformace obrázku po expozici. Při použití tak-to vybaveného fotoaparátu lze provádět dokumentaci bez ste-reoskopické měřicí komory. Stereoskopická měřicí komora,nezbytná např. pro způsob dokumentování podle EP-A 0 088 503je velmi těžká a dá se dopravovat mezi jednotlivými místyfotografování v zařízení jen s velkými obtížemi. Mimoto jeznámá stereoskopická měřicí komora oproti fotografickémupřístroji velice drahá.

Fotoaparát vybavený měřicí mřížkou a známý z citované-ho časopisu nepotřebuje dokonce ani stativ, takže potřebnéfotografie lze pořídit v krátké době. Do dokumentovanéhozařízení se tedy může vcházet jen na krátkou dobu. Z uvedeného časopisu je rovněž známé, že se získané fotografie digitalizují a že v oblasti architektonického 2 proměřování se data vyhodnocují metodou CAD. Popsaným způso-bem se získávají dvojrozměrné obrazy z různých směrů. MetodaCAD je popsána např. v publikaci "Enzyklopadie Naturwissen-schaft und Technik", str. 352-356, zejména str. 354.

Známým způsobem dokumentováni se zjištují pouze povrcho-vé plochy zařízení a jeho dílů. Fotografie se po digitaliza-ci přímo zpracovávají metodou CAD. Četné díly zařízení, zejména trubky, mají vnější průřez,který se lisí od jejich vnitřního průřezu. Je to vyvolánonerovnostmi tohoto dílu, zejména však nerovnostmi izolačnívrstvy na tomto dílu, která na něm zpravidla bývá. Známýmzpůsobem se dokumentují všechny tyto nerovnosti, třebažejsou pro další vyhodnocování zařízení nepodstatné.

Ve většině zařízení, která se mají dokumentovat, se na-chází proudící nebo klidné médium. Při dokumentování pouzevnějšího tvaru dílu zařízení se získávají tvary, které odpo-vídají izolační vrstvě a nikoliv těm tvarům, se kterými semédium setkává. Pro dokumentaci jsou však zajímavé pouzevnitřní tvary, protože dokumentace má-sloužit především jako.základ pro kontrolu bezpečnosti zařízení. V prospektu Siemens "Anlagendokumentation durch Photo-grammetrie und CAD", květen 1990 se uvádí, že fotografie za-řízení se mají vyhodnocovat metodou CAD tak, aby vzniklytrojrozměrné modelové obrazy.

Podstata vynálezu Účelem vynálezu je vypracovat způsob dokumentování za-řízení tak, aby vystačil s běžným fotoaparátem a umožňovalvytvořit prostorový obraz metodou CAD, který je trojrozměr-ný a dokumentuje vnitřní plochy zařízení, relevantní promédium nacházející se v zařízení. Dokumentace nemá být zkres-lena vnějšími nerovnostmi dílů zařízení, účelem vynálezu jerovněž vytvořit zařízení k provádění tohoto způsobu. 3

Způsob podle vynálezu spočívá v tom, že k prostorovému “znázornění'- zařízení-s'e—odděleně—pro—jeho—jednot-l-i-vé-d-í-l-y- určí osy a z průběhu těchto os se metodou CAD vytvoří prosto-rový obraz neboli model zařízení. Tím, že se vyhodnocuje osa dílu zařízení, neovlivňujídokumentaci jeho vnější nerovnosti. To platí zejména prodokumentaci potrubí. Právě při dokumentování potrubí můžekolísání tloušťky izolační vrstvy chybně ukazovat na průhybtrubky. Způsob podle vynálezu má tu přednost, že jím lze do-kumentovat průběh potrubí, který je' relevantní pro proudícímédium.

Například se postupuje tak, že se z fotografií určív propojovací jednotce místní souřadnice pro zvolené body. Z místních souřadnic se pak v zařízení CAD vytvoří model, IJ-ř který lze zobrazit na stínítku. Zařízení CAD může být např.'známé zařízení firmy Intergraph, jako propojovací jednotkamůže sloužit počítač. Při dokumentování jiných dílů zařízení, např. čerpadelnebo armatur, se tyto díly dokumentují po kusech. V případě,armatur se určují např. osy hlavního tělesa armatury, pří- .vodního hrdla a odváděcího hrdla odděleně.

Způsob podle vynálezu má tu výhodu, že struktura rele-vantní pro kontrolu bezpečnosti zařízení se dokumentujetrojrozměrně. Takový způsob je s výhodou použitelný v elek-trárnách nebo v chemických zařízení, která obsahují velké.množství potrubí a nádob. K určení osy dílu ve tvaru trubky se určí např. nejmé-ně dva body osy. Pro každý bod se vyrobí nejméně dvě foto-grafie z různých směrů, přičemž dvě fotografie stačí. Nej-méně jednou další fotografií lze výsledky potvrdit. Tytofotografie lze pak digitalizovat po bodech v místech, kterámají být dokumentována. Pod pojmem "digitalizace" se např.rozumí určení souřadnic. Poté se k určitému zvolenému bodupovrchu dokumentovaného dílu pro jeden průřez tohoto díluurčí na fotografiích eliptický obraz, procházející tímto 4 bodem. Takový obraz je eliptický, protože průřez se objevujena fotografii ve směru šikmém k povrchu dokumentovaného dílu.Při dokumentování dílu, který je zpravidla neprůhledný, jevidět pouze polovina elipsy.· Tato polovina se doplní např.graficky o chybějící polovinu. Potom se určí průsečík oselipsy a digitalizuje se, přičemž tento průsečík udává bodosy. Průsečík os druhého eliptického obrazu se pak určí nadruhé fotografii. Protože fotografie byly brány z různýchsměrů, je třeba z obou průsečíků určit polohu bodu osy.v trojrozměrném prostoru. K tomuto účelu se určí jako bodosy průsečík normál vztyčených v rovinách fotografií v prů-sečíkách os elips. Stejným způsobem se určí nejméně druhýbod osy. Tyto oba body pak přesně určují polohu osy. Tímtozpůsobem se zjistí průběh osy, který je nezávislý na nerov-nostech vnějšího povrchu dokumentovaného dílu zařízení.

Obě fotografie se pořizují např. ve směrech svírají-cích úhel 90*, při němž je přesnost měření největší, úhelvšak nemusí být vždycky 90*.

Aby se průběh zjištěné osy ještě lépe přizpůsobil její-mu skutečnému průběhu, vyhlazuje se průběh určené osy pozo-rováním chyb: k tomu slouží např. známý způsob nejmenšíkvadratické chyby. Při určování osy dílu zařízení ve tvaru rovné trubkyse mohou např. přesně určovat jenom dvě souřadnice v souřad-ných osách kolmých k ose trubky. Souřadnice ve směru osytrubky není tak důležitá jako druhé souřadnice, protože za-čátek a konec trubky nebo trubkového úseku je přesně defi-nován díly zařízení, které na trubku navazují. Tato volbasouřadnic má tu výhodu, že k vytvoření prostorového troj-rozměrného obrazu stačí určit místo ve dvou souřadnicích.

Takové zjednodušení není možné při dokumentování za-křivených dílů zařízení. Protože však v dokumentovaném vel-kém zařízení je zpravidla velké množství rovných trubek atrubkových úseků, znatelně se tímto způsobem zmenši celápracnost dokumentování. 5

Na dílu zařízení, který nemá ani roh ani hranu, lze po--di'e~vyná-lezu—upevni-t^-značkovací—eiement— Teprve—poté—se-d-í-1—fotografuje. Značkovací element je nezbytný k tomu, aby sedaly rozlišit jednoznačně fotografie pořízené z různých smě-rů. U dílů, které mají rohy nebo hrany nebo jiné vnější zna-ky, slouží tyto znaky k identifikaci jednotlivých fotografií.U kruhových dílů, např. trubek, je taková identifikace ne-možná, Fotografie trubky z různých směrů vypadají totižstejně. Proto je podle vynálezu nezbytné upevnit na díl znač-kovací element, který jednoznačně určuje směr, ze kteréhobyly fotografie pořízeny. K tomu jsou obzvláště vhodné znač-kovací obrazce, která se dají nalepit a nesou např. číslice.

Způsob podle vynálezu umožňuje dokumentovat jednoduchý-mi prostředky i složité zařízení bez ohledu na vnější defor-mace, např. izolační vrstvy. ř Předmětem vynálezu je rovněž zařízení k dokumentování,',které pracuje s fotoaparátem vybaveným před rovinou filmuměřicí mřížkou, přičemž toto zařízení je vybaveno digitali-začním zařízením pro fotografie a následujícím zařízenímCAD: podstata, vynálezu spočívá v tom, že digitalizační zaří„-zení je spojeno se zařízením CAD přes určovací zařízení osy...dokumentovaného dílu. Při použití zařízení k určování osy se dosáhne té výho-dy, že při dokumentování zůstávají nepovšimnuté vnější ne-rovnosti dílu zařízení, např. trubky, které jsou pro médiumpřítomné v zařízení nepodstatné. Průběh trubkového dílu lzedobře určit tak, že se ukáže eliptická plocha, která vznikáv perspektivním pohledu pomocí značkovacího elementu na ob-vodu trubky, a průsečík os elipsy se určí a digitalizujejako bod fiktivní osy trubky.

Zařízení CAD může být předřazena korekční jednotkak vyhlazování určené osy pozorováním chyb.

Zařízením podle vynálezu lze rychle a spolehlivě doku-mentovat i složité zařízení, přičemž se získávají jeho troj-rozměrné obrazy, které neukazují vnější nerovnosti, vyvolané 6 např. izolačními vrstvami. Trojrozměrné obrazy umožňují,aby se na stínítku znázornily metodou CAD pohledy na dokumen-tované zařízení z libovolných směrů.

Digitalizační zařízení', určovací zařízení osy a korekč-ní jednotka mohou např. tvořit propojovací jednotku mezifotografickým přístrojem a zařízením CAD. Touto propojovacíjednotkou může být i počítač. K zobrazení dokumentovanéhozařízení může být zařízení CAD spojeno se stínítkem. Díl zařízení, který se má fotografovat a nemá ani hra-ny ani rohy, je např. opatřen značkovacím elementem. Tím sedosáhne toho, že takový díl, kde chybějí markantní body, sevybaví takovými markantními body právě značkovacím elementem.Teprve těmito značkami lze jednoznačně od sebe odlišit foto-grafie pořízené z různých směrů.

Značkovací element sestává např. z proužku,, který semá umístit na dokumentovaném dílu a je opatřen značkovacímiobrazci. Značkovací obrazce jsou např. číslované.

Vynález má tu velkou výhodu, že umožňuje přesné, rych-lé a spolehlivé dokumentování velkého zařízení, které můžeobsahovat značný počet potrubí. Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s výkresy, kde zna-čí obr. 1 schematicky zařízení k dokumentování, z něhož jepatrný způsob podle vynálezu, obr. 2 trubkový díl zařízeni,opatřený značkovacím elementem, obr. 3 značkovací obrazecjako součást značkovacího elementu, obr. 4 vzájemně skloněnépolohy snímkování dílu zařízení a obr. 5 blokové schéma způ-sobu dokumentování podle vynálezu. Příklad provedeni vynálezu

Dokumentace zařízení podle vynálezu se zhotovuje tak,že se nejprve podle obr. 1 běžným fotoaparátem 1_, který má 7 před rovinou filmu měřicí mřížku la, dokumentované zařízenívyfotografuj e~nejméně— ze—dvou—směrů—Vzn-i-kié—fotografie-A—-se zpracují v propojovací jednotce 2^ Na výstupu propojova-cí jednotky 2_ jsou pak místní souřadnice B pro různé pod-statné body dokumentovaného zařízení. Tyto souřadnice B sepak zavádějí do CAD-zařízení 3, zapojeného za propojovacíjednotkou 2. V něm se vytvoří z těchto souřadnic B model C.Model C lze zobrazit na stínitku\4, přičemž lze ukázat po-hledy z různých směrů.

Propojovací jednotka 2. je rozdělena v digitalizačnízařízení S, určovací zařízení 6_ osy 13 trubkového dílu 10a korekční jednotku _7. Digitalizační zařízení může býtzapojeno i za určovacím zařízením 6 nebo za korekční jednot-kou 7. V digitalizačním zařízení _5 se každá fotografie Aalespoň částečně rozloží v digitální hodnoty, určené k dal-šímu zpracování. V následujícím určovacím zařízení jj se ;podle obr. 4 kř zjištění osy 13 nejprve určí její dva body.Pro každý bod se použije nejméně dvou fotografií A, kteréukazují bod 14 na povrchu dílu 10. Obvodová čára průřezudílu 10, procházející bodem 14, je znázorněna na obou foto-grafiích jako eliptický úsek 15. Ten se potom doplní na ·.elipsy a na fotografii se vyznačí průsečík obou os každéelipsy. Přímky,· procházející průsečíky na obou fotografiícha kolmé k rovině fotografií, se protínají v bodě 16 naose 13 dílu 10. Obě fotografie, brané z různého směru,umožňují prostorové vyznačení bodu .16. Dva takto určenébody 16 pak určují osu 13. Elipsu lze zjistit snadněji,když bodem 14 na povrchu dílu 10 prochází značkovacíelement 9 podle obr. 2. Z pozorovaných průběhů vnějších stěn dílu 10 se určípřesný průběh jeho osy 13, přičemž se odstraní vlivy tloušt- ky jeho stěny. V následující korekční jednotce ]_ podle obr. 1 sezjištěný průběh osy 13 dále zpřesní známým způsobem meto-dou nejmenší kvadratické chyby. Model C, který lze znázor-nit na stínítku £, odpovídá skutečnému průběhu potrubí 8 a také skutečné konstrukci dokumentovaného zařízení.

Když nemá díl zařízení ani rohy ani hrany, dají sefotografie A z různých směrů jenom obtížně od sebe odlišit.

To platí zejména u potrubí. Aby se tomu odpomohlo, je třebatakový kruhový díl 8_ podle obr. 2 ještě před fotografováním -V-y-bav-i-t-značko-V-acím-elementem 2» Značkový element 2 sestává__ z proužku, který se upevňuje na obvod kruhového dílu 8_. Může být např. nalepen. Na proužku se nacházejí číslovanéznačkovací obrazce 9a, takže jednotlivé fotografie A téhoždílu 8. se odlišují tím, že jsou vidět značkovací obrazces jinými Čísly. Příklad takového očíslovaného značkovacíhoobrazce 9a na značkovacím elementu 2 znázorněn na obr. 3.

Na značkovacím elementu 2 se nejlépe zvolí průběžné číslo-vání . ' K dalšímu zjednodušení prováděné.dokumentace může býtpodle obr. 2 pro přímé trubkové díly _8 umístěn souřadnicovýsystém, nezbytný k zjištění modelu C z fotografií A tak,aby jedna osa, např. souřadná osa X souřadnicového systémuspadala do osy trubkového kruhového dílu EL Poloha souřad-nicové soustavy je zakreslena na obr. 2. Směr kruhovéhodílu £ mezi dvěma sousedními armaturami nebo tvarovkami jeurčen souřadnou osou X. Stačí tedy vyhodnotit dvě souřad-nice, a to souřadnou osu Y a osu Z. Protože v obvyklém za-řízení určeném k dokumentování, zejména v chemickém zaří-zení se vyskytuje velký počet rovných úseků potrubí, zna-telně se tím sníží množství práce při dokumentování.

Potřebné fotografie A se mohou např. pořizovat ze smě-rů, mezi nimiž je úhel 90*. Dvě polohy fotografování dí-lu 10 jsou znázorněny na obr. 4. Přitom jsou dvě polohyfotoaparátu 1_ dány polohami úseků 11, 12 filmu, které semají exponovat. Oseky 11, 12 a tedy fotografie svírajís osou dílu 10 úhel 45* a spolu úhel 90*.

Způsob dokumentování je zakreslen na obr. 5 blokovýmschématem: nejprve se v předběžném kroku 17 vyhledá tendíl zařízení, který se má dokumentovat. Potom se v prvnímkroku 18 pořídí fotografie, které se ve druhém kroku 19 9 digitalizují. Ve třetím kroku 20 se podle vynálezu určí z—digi-tal.izo.v-aných-fo.tograf.ií_osa-dokumen.to-vaného_dílu---- Přitom lze ještě provést korekci metodou nejmenších kvadratických chyb. Na to navazuje jako čtvrtý krok 21 známá me-toda CAD. Jako výsledek vzniknou plány, řezy, pohledyz různých směrů atd., označené číslicí 22 a příslušejícídokumentovanému dílu.

Způsobem a zařízením podle vynálezu lze rychle a spo-lehlivě jednoduchými prostředky dokumentovat zařízenís velkým počtem potrubí v malém prostoru, zejména elektrárny nebo chemické provozy. Do dokumentovaných provozů a za-řízení se musí vstupovat jen na krátkou dobu, takže jejichprovoz zůstává prakticky nerušen. Model C umožňuje pohledyna zařízení z různých směrů, omezené pouze na podstatnéukazatele.

Claims (16)

10 PATENTOVÉ NÁROKY Způsob dokumentování zařízení, při kterém se zařízenínebo jeho díl vyfotografuje alespoň ze dvou směrů ^oto- 1 aparátem opatřeným před rovinou filmu měřicí mřížkou, j^grgoV,—z-i-skaná—fo-tografie_se—digitalizují a vyhodnocují metk£33V!-·λΛ ddou CAD, -------- > , , . . ,J ’ovsn...... vyznačuj ící tím ze t z pro prostorové znázornění se pro jednotlivé díly zarí- t 6 XI 5 2 zení určí osy a z průběhu os se metodou CAD vyhotoví 1prostorový obraz neboli model zařízení. i

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se’tím, že z fotografií se v propojovací jednotce uřčímístní souřadnice zvolených bodů a z nich se v CAD-z^ří- _ „.u—zení vytvoří model s možností zobrazení na stínítku.

3. Způsob podle jednoho z nároků 1 nebo 2, vyznaču-jící se tím, že pro jednotlivé díly zaříze-ní se osa určuje jednotlivě.

4. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznaču-jící se tím, žek určení osy trubkovéhodílu zařízení se určí nejméně dva její body, přičemžk určení bodu se zhotoví dvě fotografie z různých smě-rů, pro zvolený bod na povrchu dílu se určí eliptickýobraz průřezu tohoto dílu, procházející tímto bodem nafotografiích, určí se průsečíky os elips pro každýeliptický obraz a pomocí přímek, které procházejí těmi-to průsečíky kolmo k fotografiím, s^5f?i^bod osy jakoprůsečík těchto přímek a digitalizuje se.

5. Způsob podle nároku 4, vyznačující setím, že se pořídí tři fotografie ze směrů přesaze-ných vždy o 90*. 11

6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačují- go -c—í—-s-e——t—í—m—,—že_ur-čený_pr.ůběh. osy dále vyhladí po- zorováním chyb.

7. Způsob podle nároku 6, vyznačující setím, že průběh určené osy se vyhladí metodou nejmenšíkvadratické chyby.

8. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačují-cí se tím, že při určováni osy dílu zařízení vetvaru rovné trubky se přesně určí pouze souřadnice v sou-řadných osách Y, Z, kolmých k ose X trubky.

9. Způsob podle jednoho z nároků laž8, vyznačují-cí se tím, že na díl zařízení prostý rohů a ?íhranse připevní značkovací element, načež se díl vyfotografuje.

10. Způsob podle nároku 9, vyznačující setím, že na díl zařízení se jako značkovací elementupevní značkovací obrazce s číslicemi.

11. Zařízení k dokumentování, obsahující jednak fotoaparátvybavený před rovinou filmu měřicí mřížkou, digitalizačnízařízení pro fotografii a na ně navazující CAD-zařízení,vyznačující se tím, Že digitalizačnízařízení (5) je spojeno s CAD-zařízením (3) prostřednict-vím určovacího zařízení (6) osy (13) dokumentovaného dí-lu (8, 10) .

12. Zařízení podle nároku 11, vyznačující setím, že určovací zařízení (6) osy (13) je spojenos CAD-zařízením (3) přes korekční jednotku (7).

13. Zařízeni podle nároku 12, vyznačující setím, že digitalizační zařízení (5), určovací zaříze-ní (6) osy (13) a korekční jednotka (7) společně tvořípropojovací jednotku (2) . 12

14. Zařízení podle jednoho z nároků 11 až 13, vyzna-čující se tím, že CAD-zařízení (3) jespojeno se zobrazovacím stínítkem (4).

15. Zařízení podle jednoho z nároků 11 až 14, vyzná-čují.cí se tím, že díl (8) zařízení, pro-stý hran a rohů, je opatřen značkovacím elementem (9).

16. Zařízeni podle nároku 15, vyznačující setím, že značkovací element (9) sestává z proužku 'upevněného na dokumentovaném dílu a nesoucího značkovácí obrazce (9a).